FR2713702A1 - Flowing gas silencer used for IC engines, gas turbine engines or compressors - Google Patents

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Abstract

The silencer comprises an elongated casing (2) with a tubular gas inlet (4) and outlet (6). A ferrule (6) housed in the casing is internally divided into two internal expansion chambers (8,9) into which emerge the inlet and outlet tubes. The expansion chambers form, with the casing, a longitudinal gas passage (7) between the inlet and outlet tubes. One of the walls of the longitudinal passage carries a coating of acoustic absorbing material (14A,14C). The acoustic absorbent (14A) is carried by the internal surface (2F) of the casing. The other absorbent coating (14C) is carried by the external surface (6H) of the ferrule. Supplementary acoustic absorbing coatings (14B) are located inside on the end walls (2A,2B) of the casing.

Description

La présente invention concerne un silencieux pour courant gazeux, destiné par exemple aux moteurs à combustion interne, aux turbines à gaz, aux compresseurs, etc ...The present invention relates to a gas stream silencer, for example for internal combustion engines, gas turbines, compressors, etc.

Les silencieux, qui font partie du dispositif d'échappement associé aux moteurs et analogues, ont notamment pour but de réduire les pressions acoustiques des gaz issus du moteur afin qu'ils sortent du dispositif d'échappement à un niveau sonore acceptable, répondant aux normes en vigueur, de plus en plus sévères.The mufflers, which are part of the exhaust system associated with engines and the like, in particular aim to reduce the acoustic pressures of the gases coming from the engine so that they leave the exhaust system at an acceptable sound level, meeting the standards in force, more and more severe.

On connaît déjà des silencieux qui permettent de répondre à ces exigences, tels que, par exemple, le silencieux pour courant gazeux décrit dans le brevet européen EP-A-0 243 559.Mufflers are already known which make it possible to meet these requirements, such as, for example, the gaseous current muffler described in European patent EP-A-0 243 559.

Un tel silencieux connu comporte - une enveloppe allongée, pourvue d'une tubulure d'entrée et
d'une tubulure de sortie des gaz ; et - des moyens de détente desdits gaz, logés dans ladite
enveloppe et comprenant au moins une virole qui est
partagée intérieurement en deux chambres internes de
détente dans lesquelles débouchent respectivement lesdites
tubulures d'entrée et de sortie et qui délimite avec
ladite enveloppe un passage longitudinal pour lesdits gaz
entre lesdites tubulures d'entrée et de sortie.Such a known silencer comprises - an elongated envelope, provided with an inlet pipe and
a gas outlet pipe; and - means for expanding said gases, housed in said
envelope and comprising at least one ferrule which is
shared internally in two internal chambers of
trigger in which respectively open said
inlet and outlet pipes and which delimits with
said envelope a longitudinal passage for said gases
between said inlet and outlet pipes.

Ainsi, le transfert des gaz, depuis l'entrée vers la sortie du silencieux, ne s'effectue pas directement mais selon un trajet considérablement augmenté (première chambre - passage interne - deuxième chambre), ce qui contribue a diminuer les caractéristiques physiques des gaz issus du moteur en direction de l'extérieur. Thus, the transfer of gases from the inlet to the outlet of the muffler does not take place directly but along a considerably increased path (first chamber - internal passage - second chamber), which contributes to reducing the physical characteristics of the gases from the engine to the outside.

Du point de vue acoustique, chacune desdites chambres internes fonctionne comme un résonateur et ledit passage longitudinal couple acoustiquement lesdits résonateurs.From an acoustic point of view, each of said internal chambers functions as a resonator and said longitudinal passage acoustically couples said resonators.

Si on examine l'atténuation acoustique, en fonction de la fréquence, d'un tel silencieux, on s'aperçoit que cette atténuation est particulièrement bonne pour les basses fréquences acoustiques (par exemple entre 30 Hz et 500 Hz), mais qu'elle peut être insuffisante pour les très basses fréquences acoustiques (inférieures à 30 Hz), ainsi que pour les hautes fréquences acoustiques (supérieures à 500 Hz). Un tel phénomène est dû au fait que le silencieux présente, d'une part, une fréquence de coupure basse et, d'autre part, des modes propres de résonance dus à la présence des dites chambres internes de la virole et au couplage par ledit passage longitudinal.If we examine the acoustic attenuation, as a function of the frequency, of such a silencer, we will see that this attenuation is particularly good for low acoustic frequencies (for example between 30 Hz and 500 Hz), but that it may be insufficient for very low acoustic frequencies (below 30 Hz), as well as for high acoustic frequencies (above 500 Hz). Such a phenomenon is due to the fact that the silencer has, on the one hand, a low cut-off frequency and, on the other hand, natural modes of resonance due to the presence of said internal chambers of the ferrule and to coupling by said longitudinal passage.

L'objet de la présente invention est de remédier à cet inconvénient et de perfectionner un tel silencieux afin d'en améliorer l'atténuation aux très basses fréquences et aux fréquences élevées.The object of the present invention is to remedy this drawback and to improve such a silencer in order to improve the attenuation at very low frequencies and at high frequencies.

A cette fin, selon l'invention, le silencieux du type mentionné ci-dessus est remarquable en ce qu'au moins l'une des parois dudit passage longitudinal porte un revêtement d'un matériau acoustiquement absorbant.To this end, according to the invention, the silencer of the type mentioned above is remarkable in that at least one of the walls of said longitudinal passage carries a coating of an acoustically absorbent material.

Ainsi, ledit revêtement acoustiquement absorbant atténue les modes propres de couplage situés en basses fréquences dus aux chambres internes ainsi que la pression acoustique de hautes fréquences.Thus, said acoustically absorbent coating attenuates the natural coupling modes located at low frequencies due to the internal chambers as well as the acoustic pressure at high frequencies.

On remarquera que le matériau acoustiquement absorbant se trouvant dans le passage de couplage entre les résonateurs (les chambres internes de la virole), son action d'atténuation est particulièrement efficace, puisque s'exer çant au niveau du couplage acoustique entre les résonateurs.It will be noted that since the acoustically absorbent material is in the coupling passage between the resonators (the internal chambers of the shell), its attenuating action is particularly effective, since it is exerted at the level of the acoustic coupling between the resonators.

Un tel revêtement acoustiquement absorbant peut être porté par la surface interne de ladite enveloppe et/ou par la surface externe de ladite virole.Such an acoustically absorbent coating can be worn by the internal surface of said envelope and / or by the external surface of said ferrule.

Afin d'améliorer encore l'atténuation acoustique du côté des moyennes et hautes fréquences, il est avantageux que des revêtements acoustiquement absorbants supplémentaires soient disposés intérieurement sur les parois d'extrémité de ladite enveloppe.In order to further improve the acoustic attenuation on the medium and high frequency side, it is advantageous for additional acoustically absorbent coatings to be placed internally on the end walls of said envelope.

Ledit matériau acoustiquement absorbant peut être de la laine de verre, de la laine de roche, de la laine d'acier, etc ... Chaque revêtement acoustiquement absorbant est maintenu en place par une grille ou analogue.Said acoustically absorbent material can be glass wool, rock wool, steel wool, etc. Each acoustically absorbent coating is held in place by a grid or the like.

Afin de réduire les pertes de charge dans la traversée du silencieux par les gaz, il est avantageux que les extrémités libres de ladite virole, terminant lesdites chambres internes, soient convergentes et que l'extrémité libre de la tubulure de sortie, disposée à l'intérieur de la chambre de détente correspondante, se termine de façon divergente.In order to reduce the pressure losses in the passage of the silencer by the gases, it is advantageous that the free ends of said ferrule, terminating said internal chambers, are convergent and that the free end of the outlet pipe, disposed at the inside the corresponding expansion chamber, ends divergently.

Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.The figures of the appended drawing will make it clear how the invention can be implemented. In these figures, identical references designate similar elements.

La figure 1 est une vue schématique, en coupe longitudinale, d'un exemple de réalisation dudit silencieux conforme à l'invention.Figure 1 is a schematic view, in longitudinal section, of an embodiment of said muffler according to the invention.

Les figures 2 et 3 montrent deux autres exemples de réalisation du silencieux selon l'invention. Figures 2 and 3 show two other embodiments of the silencer according to the invention.

Les figures 4 et 5 représentent schématiquement, en coupe longitudinale, des variantes de réalisation dudit silencieux montré sur la figure 1.FIGS. 4 and 5 schematically represent, in longitudinal section, alternative embodiments of said silencer shown in FIG. 1.

Le silencieux 1 pour courant gazeux, montré sur la figure 1, comprend principalement une enveloppe allongée 2 d'axe X-X et des moyens de détente des gaz. I1 est intégré à un dispositif d'échappement, non représenté, pour moteur à combustion interne par exemple. Dans ce cas, l'enveloppe allongée 2 présente à ses extrémités transversales arrondies 2A et 2B, un orifice d'entrée 2C et un orifice de sortie 2D auxquels sont respectivement raccordés une tubulure d'entrée 4 des gaz, issue du collecteur d'échappement lié au moteur (non représenté), et une tubulure de sortie 5 des gaz terminant le dispositif d'échappement. On comprendra aisément de la suite de la présente description que les tubulures 4 et 5 pourraient être transversales à l'axe X-X de l'enveloppe 2.The silencer 1 for gas stream, shown in Figure 1, mainly comprises an elongated casing 2 of axis X-X and gas expansion means. I1 is integrated into an exhaust device, not shown, for an internal combustion engine for example. In this case, the elongated casing 2 has, at its rounded transverse ends 2A and 2B, an inlet port 2C and an outlet port 2D to which are respectively connected an inlet pipe 4 for gases, coming from the exhaust manifold linked to the engine (not shown), and a gas outlet pipe 5 terminating the exhaust device. It will be readily understood from the rest of this description that the pipes 4 and 5 could be transverse to the axis X-X of the envelope 2.

L'enveloppe 2 a une forme de révolution autour de l'axe longitudinal X-X sur lequel sont alors alignés, mais non nécessairement, les orifices d'entrée 2A et de sortie 2B, et dont la section transversale peut être circulaire, elliptique ou autre. A l'intérieur de l'enveloppe allongée cylindrique 2, sont disposés les moyens de détente définis par une virole 6 qui présente alors, elle aussi, une forme de révolution alignée sur l'axe X-X, mais qui pourrait être décalée parallèlement de celui-ci. L'enveloppe 2 et la virole 6, toutes deux cylindriques, sont réalisées en métal ou tout autre matériau rigide.The envelope 2 has a shape of revolution around the longitudinal axis X-X on which are then aligned, but not necessarily, the inlet 2A and outlet 2B, and whose cross section can be circular, elliptical or other. Inside the elongated cylindrical casing 2, the expansion means defined by a ferrule 6 are arranged which then also has a form of revolution aligned on the axis XX, but which could be offset parallel to it. this. The casing 2 and the ferrule 6, both cylindrical, are made of metal or any other rigid material.

Plus particulièrement, la virole 6 s'étend sur approximativement toute la longueur de l'enveloppe allongée 2 ou sur une partie de la longueur, de sorte qu'un passage 7, de section annulaire dans cet exemple, est ménagé entre la paroi latérale cylindrique 6A de la virole et la paroi latérale cylindrique 2E de l'enveloppe se terminant par les extrémités transversales 2A et 2B. Par ailleurs, une cloison transversale 3 est prévue dans la virole 6 pour former ainsi, avec la paroi latérale 6A, une première chambre 8 dans laquelle débouche la tubulure d'entrée 4, et une deuxième chambre 9 dans laquelle débouche la tubulure de sortie 5. Lesdites chambres 8 et 9 peuvent présenter des volumes différents. Ainsi, le passage 7 relie les deux chambres de la virole. Ces moyens de détente conformés en une virole 6 à deux chambres 8,9 permettent de réduire notablement les caractéristiques physiques, et notamment sonore, des gaz issus du moteur, comme l'explique le brevet
EP-A-0 243 559.More particularly, the ferrule 6 extends over approximately the entire length of the elongated envelope 2 or over part of the length, so that a passage 7, of annular section in this example, is formed between the cylindrical side wall 6A of the ferrule and the cylindrical side wall 2E of the envelope ending in the transverse ends 2A and 2B. Furthermore, a transverse partition 3 is provided in the shell 6 to thus form, with the side wall 6A, a first chamber 8 into which the inlet manifold 4 opens, and a second chamber 9 into which the outlet manifold 5 opens. Said chambers 8 and 9 may have different volumes. Thus, passage 7 connects the two chambers of the shell. These expansion means configured as a ferrule 6 with two chambers 8, 9 make it possible to significantly reduce the physical, and in particular sound, characteristics of the gases coming from the engine, as explained in the patent.
EP-A-0 243 559.

Des pattes 10 solidarisent la virole 6 de l'enveloppe 2.Legs 10 secure the ferrule 6 of the envelope 2.

Fonctionnellement, les gaz sortant de la tubulure d'entrée 4 se détendent fortement grâce au volume important de la chambre 8, puis s'engagent successivement dans le passage annulaire 7 et dans la chambre 9, où ils se détendent encore fortement en raison de la distance parcourue et des volumes importants traversés. Puis, ils s'engagent dans la tubulure de sortie 5 pour s'évacuer vers l'extérieur. Le trajet des gaz à l'intérieur du silencieux est symbolisé par les flèches F.Functionally, the gases leaving the inlet pipe 4 are greatly expanded by virtue of the large volume of the chamber 8, then successively engage in the annular passage 7 and in the chamber 9, where they still relax greatly due to the distance traveled and significant volumes crossed. Then, they engage in the outlet tubing 5 to evacuate towards the outside. The gas path inside the silencer is symbolized by the arrows F.

Comme le montre la figure 1, conformément à la présente invention, la surface interne 2F de la paroi latérale de ladite enveloppe 2 est recouverte d'un revêtement acoustiquement absorbant 14A, généralement fibreux, tel qu'une laine minérale. Une grille cylindrique 15 immobilise le revêtement absorbant 14A contre la paroi latérale 2E de l'enveloppe. Le passage 7 des gaz est ainsi délimité entre la grille 15 et la paroi latérale 6A de la virole. As shown in FIG. 1, in accordance with the present invention, the internal surface 2F of the side wall of said envelope 2 is covered with an acoustically absorbent coating 14A, generally fibrous, such as mineral wool. A cylindrical grid 15 immobilizes the absorbent coating 14A against the side wall 2E of the envelope. The gas passage 7 is thus delimited between the grid 15 and the side wall 6A of the shell.

Ce revêtement acoustiquement absorbant atténue ainsi les fréquences propres de la virole, fonction de sa géométrie et de sa longueur et, donc, les phénomènes de résonance dus à la virole et aux volumes des chambres. En outre, le revêtement absorbant 14A garantit une atténuation linéique sur une large bande, due au passage entre une matière rigide et une matière absorbante.This acoustically absorbent coating thus attenuates the natural frequencies of the shell, depending on its geometry and its length and, therefore, the resonance phenomena due to the shell and to the volumes of the chambers. In addition, the absorbent coating 14A guarantees linear attenuation over a wide band, due to the passage between a rigid material and an absorbent material.

Dans la variante de réalisation de la figure 2, un revete- ment absorbant 14C est placé autour de la surface externe 6H de la paroi latérale 6A de la virole. Ce revêtement 14C est maintenu en place sur la paroi 6A par une grille cylindrique 17. Dans le cas, le passage 7 est délimité entre la grille 17 et la surface interne 2F de la paroi latérale de l'enveloppe 2. On comprendra aisément que cette variante de réalisation apporte les mêmes avantages que celle de la figure 1.In the alternative embodiment of FIG. 2, an absorbent coating 14C is placed around the external surface 6H of the side wall 6A of the shell. This coating 14C is held in place on the wall 6A by a cylindrical grid 17. In the case, the passage 7 is delimited between the grid 17 and the internal surface 2F of the side wall of the envelope 2. It will be readily understood that this variant embodiment provides the same advantages as that of FIG. 1.

Le mode de réalisation de la figure 3 comporte le revêtement absorbant 14A de la figure 1 et le revêtement absorbant 14C de la figure 2, de sorte que le passage annulaire 7 est délimité entre les deux grilles cylindriques 15 et 17.The embodiment of FIG. 3 comprises the absorbent coating 14A of FIG. 1 and the absorbent coating 14C of FIG. 2, so that the annular passage 7 is delimited between the two cylindrical grids 15 and 17.

L'agencement de ces deux revêtements absorbants 14A et 14C procure les mêmes avantages que la réalisation précédente, mais l'atténuation à large bande est fortement améliorée en raison de l'augmentation de la surface d'absorption, qui est alors approximativement doublée.The arrangement of these two absorbent coatings 14A and 14C provides the same advantages as the previous embodiment, but the broadband attenuation is greatly improved due to the increase in the absorption surface, which is then approximately doubled.

Le silencieux montré par la figure 4 comporte tous les éléments du silencieux de la figure 1. De plus, les extrémités transversales 2A, 2B de l'enveloppe 2 sont respectivement recouvertes de revêtements acoustiquement absorbants 14B, maintenus en place par des grilles plates 16. Cette disposition améliore encore l'atténuation du silencieux conforme à l'invention, aux fréquences élevées, supérieures à 500 Hz. The silencer shown in FIG. 4 includes all the elements of the silencer in FIG. 1. In addition, the transverse ends 2A, 2B of the casing 2 are respectively covered with acoustically absorbent coatings 14B, held in place by flat grids 16. This arrangement further improves the attenuation of the silencer according to the invention, at high frequencies, greater than 500 Hz.

Dans la variante de réalisation montrée sur la figure 5, on retrouve tous les éléments du silencieux de la figure 1. De plus, les extrémités libres 61 et 6J de la paroi latérale 6A de ladite virole cylindrique 6 sont coniques. Elles convergent de façon opposée vers l'axe longitudinal X-X du silencieux, en direction respectivement des extrémités 2A,2B de l'enveloppe. On remarque, également, que l'extrémité 5A de la tubulure de sortie 5, qui se trouve dans la chambre 9 de la virole, est divergente. L'agencement de ces différentes extrémités sous forme conique permet de diminuer les pertes de charge du courant gazeux. In the alternative embodiment shown in Figure 5, there are all the elements of the silencer of Figure 1. In addition, the free ends 61 and 6J of the side wall 6A of said cylindrical shell 6 are conical. They converge opposite to the longitudinal axis X-X of the silencer, in the direction of the ends 2A, 2B of the casing respectively. It is also noted that the end 5A of the outlet tube 5, which is in the chamber 9 of the shell, is divergent. The arrangement of these different ends in conical shape makes it possible to reduce the pressure losses of the gas stream.

Claims (8)

REVENDICATIONS 1. Silencieux pour courant gazeux, comportant - une enveloppe allongée (2), pourvue d'une tubulure d'en1. Silencer for gas flow, comprising - an elongated casing (2), provided with a manifold trée (4) et d'une tubulure de sortie (5) des gaz ; et - des moyens de détente desdits gaz, logés dans ladite inlet (4) and a gas outlet pipe (5); and - means for expanding said gases, housed in said enveloppe (2) et comprenant au moins une virole (6) qui envelope (2) and comprising at least one ferrule (6) which est partagée intérieurement en deux chambres internes de is divided internally into two internal chambers of détente (8,9) dans lesquelles débouchent respectivement trigger (8,9) into which lead respectively lesdites tubulures d'entrée et de sortie (4,5) et qui said inlet and outlet pipes (4,5) and which délimite avec ladite enveloppe (2) un passage longitudinal defines with said envelope (2) a longitudinal passage (7) pour lesdits gaz entre lesdites tubulures d'entrée et (7) for said gases between said inlet pipes and de sortie, caractérisé en ce qu'au moins l'une des parois dudit passage longitudinal (7) porte un revêtement d'un matériau acoustiquement absorbant (14A, 14C). outlet, characterized in that at least one of the walls of said longitudinal passage (7) carries a coating of an acoustically absorbent material (14A, 14C). 2. Silencieux selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit revêtement acoustiquement absorbant (14A) est porté par la surface interne (2F) de ladite enveloppe (2).2. Silencer according to claim 1, characterized in that said acoustically absorbent coating (14A) is carried by the internal surface (2F) of said envelope (2). 3. Silencieux selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit revêtement acoustiquement absorbant (14C) est porté par la surface externe (6H) de ladite virole (6).3. Muffler according to claim 1, characterized in that said acoustically absorbent coating (14C) is carried by the external surface (6H) of said ferrule (6). 4. Silencieux selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il comporte un revêtement acoustiquement absorbant (14A) porté par la surface interne (2F) de ladite enveloppe (2) et un revêtement acoustiquement absorbant (14F) porté par la surface externe (6H) de ladite virole (6). 4. Silencer according to claims 2 and 3, characterized in that it comprises an acoustically absorbent coating (14A) carried by the internal surface (2F) of said envelope (2) and an acoustically absorbent coating (14F) carried by the surface outer (6H) of said ferrule (6). 5. Silencieux selon l'une des revendications 1 & 4, caractérisé en ce que des revêtements acoustiquement absorbants supplémentaires (14B) sont disposés intérieurement sur les parois d'extrémité (2A, 2B) de ladite enveloppe (2).5. Muffler according to one of claims 1 & 4, characterized in that additional acoustically absorbent coatings (14B) are arranged internally on the end walls (2A, 2B) of said envelope (2). 6. Silencieux selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque revêtement acoustiquement absorbant est maintenu en place par une grille ou analogue.6. Muffler according to one of claims 1 to 5, characterized in that each acoustically absorbent coating is held in place by a grid or the like. 7. Silencieux selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les extrémités libres (61, 6J) de ladite virole (6), terminant lesdites chambres internes (8,9) sont convergentes.7. Silencer according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the free ends (61, 6J) of said ferrule (6), terminating said internal chambers (8,9) are convergent. 8. Silencieux selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'extrémité libre (5A) de la tubulure de sortie (5) disposée à l'intérieur de la chambre de détente correspondante (9) se termine de façon divergente. 8. Muffler according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the free end (5A) of the outlet pipe (5) disposed inside the corresponding expansion chamber (9) ends in divergent way.
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